放射性“千倍新星”光芒表明中子星快速旋转延迟坍缩到黑洞中 - {$web_name} 或许只停留了一瞬间

放射性“千倍新星”光芒表明中子星高效旋转延迟坍缩到黑洞中
（神秘的地球uux.cn报导）据cnBeta：当两颗中子星相互旋转并合并形成一个黑洞时--2017年全全球的引力波探测器和望远镜都记录了这一事情--它是否马上变成一个黑洞？还是需要一段时间来旋转下来，然后在引力作用下坍缩过事情视界，变成一个黑洞？由钱德拉X射线天文台（一个轨道上的望远镜）对2017年的那次合并开展的观察表明，答案是后者：合并后的天体在历程最后坍缩之前，或许只停留了一瞬间。
在这个艺术家的官方固态硬盘报道想象作品中，两颗中子星合并形成了一个黑洞（隐藏在图像中心的明亮隆起中），形成了对立的高能量粒子喷流（蓝色），加热了恒星周围的物质，使其发出X射线（红色云层）。钱德拉X射线天文台今日仍在探测来自该事情的X射线。它们或许是由黑洞周围物质的冲击波形成的，或者是由猛烈坠入黑洞的物质形成的（中心隆起周围的淡黄色圆盘）。
证据是IPO上市汇总合并后的X射线余辉，被称为GW170817，假如合并后的中子星马上坍缩成黑洞，这是不或许呈现的。余辉可以阐释为合并后的中子星上的物质反弹，它穿过并加热了双中子星周围的物质。在合并后的四年多时间里，这种热的物质使残余物稳定地发光，这就是所谓的“千倍新星”（kilonova）。钱德拉在合并后不久就测试到的来自物质喷流的X射线发射，接着它就着手变暗。
尽管钱德拉观测到的多余的X射线发射或许来自于吸积盘中的碎片，这些碎片围绕着黑洞旋转并最后落入黑洞，但加州大学伯克利分校的慢下来也是一种前进，说到了心坎里天体物理学家Raffaella Margutti倾向于延迟坍缩假说，这在理论上是可以预测的。
加州大学伯克利分校天文学和物理学副教授Margutti说："假如合并的中子星直接坍缩成一个黑洞，没有中间阶段，就很难阐释我们如今目睹的这种X射线过量，由于没有坚硬的表面让东西反弹并以高速飞出以形成这种余辉。我们目睹的或许不只仅是喷流。我们或许最后得到一些有关新的紧凑物体的信息。"
Margutti和她的同仁，含有第一作者Aprajita Hajela，她是Margutti在转到加州大学伯克利分校之前在西北大学时的探究生，在最近接纳发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文中报表了他们对X射线余辉的确认。
2017年8月17日，高级激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和处女座兴办组织首次探测到来自合并的科幻大片观察引力波。卫星和地面望远镜迅速跟进，记录了一阵伽马射线以及可见光和红外线发射，共同证实了这样的理论：许多重元素在这种合并后的热喷出物内形成，形成明亮的“千倍新星”光芒。发亮的缘由是在放射性元素（如铂和金）衰变过程中发出的光，这些放射性元素在合并后的碎片中形成。
钱德拉也转向观察GW170817，但直到9天后才目睹X射线，这表明合并也形成了一个狭窄的物质喷流，在与中子星周围的物质碰撞后，发出了一个锥形的X射线，最初与地球失之交臂。只是后来射流的头部拓展了，着手在地球上可见的更宽的射流中发射X射线。
在合并后的160天里，喷流的X射线发射不断增多，之后随着喷流的减速和扩张，它们逐步变暗。但是Hajela和她的团队注意到，从2020年3月--合并后约900天--直到2020年底，这种下降停止了，X射线发射的亮度维持大致不变。
Margutti说："X射线迅速停止衰减的事实是我们最好的证据，表明在这个来源的X射线中，除了喷流之外，还有其他东西被探测到。似乎需要一个完全各异的X射线源来阐释我们所目睹的状况。"
探究人员觉得多余的X射线是由一个各异于合并形成的喷发冲击波形成的。这个冲击波是合并后的中子星延迟坍缩的结局，或许是由于它的高效旋转相当短暂地抵消了引力坍缩的作用。经由多停留的短暂时刻，中子星周围的物质得到了额外的反弹，形成了一个相当高效的“千倍新星”光芒喷出物的尾巴，从而形成了冲击。
Margutti说："我们觉得余辉发射是由环状介质中的受冲击物质形成的。这是两个中子星生态中的物质，它们被千倍新星喷出物的最快边缘冲击和加热，从而合作了冲击波。"
两颗中子星的合并形成了一个黑洞（中心，白色）和一阵由狭窄的喷流或高能粒子束形成的伽马射线，用红色刻画。起初喷流很窄令钱德拉无法探测到，但随着时间的推移，喷流中的物质放慢并拓展（蓝色），由于它撞上了周围的物质，导致X射线发射上升，由于喷流进入了钱德拉的直接视野。这个喷流及其相反方向的对应物或许是由黑洞形成后落到黑洞上的物质形成的。
这些辐射如今才到达我们这里，由于沉重的千倍新星喷出物在低密度生态中被减速，喷出物的动能经由冲击转化为热量，这需要时间。这是形成射流和X射线的一样过程，但由于射流要轻得多，它马上被生态减速，并从最初的时候就在X射线和无线电中闪耀。
探究人员强调，另一种阐释是，X射线来自于中子星合并后形成的落向黑洞的物质。
共同作者、加州大学伯克利分校博士后探究员乔-布莱特说："这要么是我们第一次目睹千倍新星的余辉，要么是我们第一次目睹物质在中子星合并后落入黑洞。不管哪种结局都将是相当令人兴奋的。"
钱德拉如今是唯一一个依然能够探测到这种宇宙碰撞的光的天文台。但是，钱德拉和射电望远镜的后续观测可以确认出各异的阐释。假如它是一个千倍新星余辉，预计在前方几个月或几年内会再次探测到无线电发射。假如X射线是由落在新形成的黑洞上的物质形成的，那么X射线的输出应该维持稳定或迅速下降，并且随着时间的推移不会测试到无线电发射。
Margutti期盼LIGO、Virgo和其他望远镜能够从更多的中子星合并中捕捉到引力波和电磁波，这样就可以更精确地确定合并前后的一系列事情，并合作揭示黑洞形成的物理过程。在此之前，GW170817是唯一可供探究的例子。
"对GW170817的进一步探究或许具有深远的作用，"共同作者凯特-亚历山大说，他是一名博士后探究员，也来自西北大学。"对千禧年余辉的探测将意味着合并并没有马上形成一个黑洞。另外，这个物体或许为天文学家提供一个机遇，探究物质是如何在黑洞诞生几年后落到它身上的。"
Margutti和她的团队最近亮相，钱德拉望远镜在2021年12月对GW170817开展的观测中察觉了X射线。对该资料的确认正开展中。当下还没有报导与X射线有关的无线电探测。